Kodėl matome daiktus?
Heronas Aleksandrietis rašė, kad šviesos spinduliai išeina iš žmogaus akių, patenka ant daiktų ir tada žmogus pamato tuos daiktus. Laikui bėgant išsiaiškinta, kad jokie spinduliai iš akių nesklinda, viskas vyksta priešingai: atsispindėjusi nuo daiktų šviesa patenka į akis. Tuo įsitikinti galima atliekant nesudėtingą bandymą. Paimkite žibintuvėlį ir jį įjunkite dieną. Kambaryje nematysite žibintuvėlio skleidžiamos šviesos. Žibintuvėlio šviesos kelyje padėję delną ar spalvoto popieriaus lapą, ant jo pamatysite šviesią dėmę (3.3.1 pav.). Į jūsų akis patenka šviesa, atsispindėjusi nuo delno arba popieriaus lapo. Kitaip tariant, daiktus matome todėl, kad jie atspindi šviesą.
Kodėl matome spalvas?
Mus supantys kūnai vienokio ilgio regimojo spektro šviesos bangas sugeria, kitokio atspindi. Pavyzdžiui, rožės žiedas atrodo raudonas todėl, kad atspindi raudonos spalvos pojūtį sukeliančias šviesos bangas (3.3.2 pav.). Visas kitas regimojo spektro šviesos bangas rožės žiedas sugeria. Kūnų atspindėtos šviesos bangos, patekusios į akis, sukelia spalvos pojūtį. Spalvà – tai šviesos bangų, patekusių į stebėtojo akis, sukeltas regėjimo pojūtis.
Šviesos bangos elektrinis laukas veikia akies tinklainę. Nerviniai impulsai sklinda į smegenis, kuriančias spalvotus objektų vaizdus. Šviesos bangos magnetinio lauko poveikio žmogaus akis nejunta. Skirtingo ilgio šviesos bangos sukelia skirtingų spalvų pojūtį. Raudonos spalvos pojūtį sukelia ilgiausios regimojo spektro šviesos bangos (~ 625–740 nm), o violetinės spalvos pojūtį sukelia trumpiausios šviesos bangos (~ 380–440 nm) (3.1 lentelė). Geltonos spalvos kūnas atspindi tik geltonos spalvos pojūtį sukeliančias bangas, žalios spalvos kūnas – tik žalios spalvos pojūtį sukeliančias šviesos bangas. Šviesos filtrai praleidžia tik tam tikro ilgio šviesos bangas. Raudonas filtras praleidžia raudonas, o mėlynas – mėlynas šviesos bangas.
Spalvos skirstomos į chromãtines ir nepriklaũsomas. Chromatinių spalvų grupei priskiriamos visos spektro spalvos (3.3.3 pav.). Maišant skirtingas chromatines spalvas tarpusavyje, gaunamos spalvos, kurios vadinamos įvairiai: purpurine (vyšnine, alyvine, avietine), salotine ir pan. Raudóna, žalià ir mėlyna spalvos laikomos tarpusavyje nepriklausomomis. Į tą pačią ekrano vietą patekus per raudoną, žalią ir mėlyną šviesos filtrą perėjusiai šviesai, matysime baltą šviesą.
Juodos spalvos pojūtį sukeliančių šviesos bangų nėra. Daiktai atrodo juodi, nes sugeria bet kokio ilgio regimojo spektro šviesos bangas. Pavyzdžiui, juodos spalvos audeklas atspindi tik 0,3 % krintančios šviesos. Balti kūnai atspindi visas regimojo spektro šviesos bangas. Ką tik iškritęs sniegas atspinti 85 % šviesos, baltas popieriaus lapas – 75 %.
Kodėl dangus mėlynas?
Žemės atmosfera susideda iš daugybės dalelių: deguonies, azoto molekulių, vandens lašelių, dulkelių. Jų matmenys skiriasi: oro molekulės yra mažesnės (< 4 nm), vandens lašeliai ir dulkelės – didesni (> 1000 nm). Visos šios dalelės skirtingai išsklaido baltą šviesą. Saulės skleidžiamą baltą šviesą sudaro įvairaus ilgio regimojo spektro šviesos bangos. Paprastumo dėlei panagrinėkime ne visus spektro spindulius, o tik nepriklausomų spalvų: raudonus, mėlynus, žalius (3.3.3 pav.). Kai balta šviesa patenka į dulkelę, visi jos spinduliai išsklaidomi vienodai visomis kryptimis (3.3.4 pav., a). Dėl šios priežasties išsklaidyta šviesa yra balta (3.3.4 pav., b). Šis reiškinys, dar vadinamas Tindãlo efektù, pavadintas šviesos išsklaidymą tyrinėjusio anglų fiziko Džono Tindalo garbei.
Oro molekulės baltą šviesą išsklaido nevienodai. Labiausiai išsklaidomi trumpiausi mėlynos spalvos spinduliai (3.3.5 pav., a). Kadangi mėlynos spalvos spinduliai ore turi didžiausią nuokrypį, jie, galima sakyti, paslepia kitų spalvų spindulius. Taip sukuriama mėlyno dangaus iliuzija (3.3.5 pav., b). Dėl atmosferos oro sluoksnių judėjimo mėlyna dangaus spalva įgauna įvairių mėlynų atspalvių.
Kodėl saulėlydžiai raudoni?
Saulei tekant arba leidžiantis, jos šviesa nueina ilgiausią kelią Žemės atmosferoje. Žemės atmosfera labiausiai išsklaido mėlynus ir žalius Saulės šviesos spindulius. Raudoni spinduliai išsklaidomi mažiausiai (3.3.6 pav., a). Pasiekę stebėtojo akis jie suteikia galimybę grožėtis raudonais saulėlydžiais ir saulėtekiais (3.3.6 pav., b).
Klausimai ir užduotys
- Kas yra spalva? Išvardykite nepriklausomas spalvas. Kuo jos ypatingos?
- Kodėl rožės lapeliai žalios spalvos? Atsakymą papildykite aiškinamuoju brėžiniu.
- Ką matysime pro geltoną stiklą žiūrėdami į žalią žolę? Atsakymą papildykite aiškinamuoju brėžiniu.
- Kodėl dangus mėlynas, o saulėlydžiai ir saulėtekiai raudoni?
- Kodėl debesys balti (3.3.5 pav., b)? Paieškokite internete informacijos apie tai ir padiskutuokite.
- Kodėl žibučių žiedai mėlyni? Kokios spalvos būtų žibutės žiedas, jeigu jį stebėtume pro mėlyną stiklą? Pro geltonos spalvos stiklą?
- Maišydami chromatines spalvas, išgaukite naujų spalvų (purpurinę, alyvinę). Vienodomis dalimis sumaišykite nepriklausomas spalvas. Gal pavyks išgauti baltą spalvą?
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"